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고정장치 안전점검 - 배관 / 장치 / 구조물 -

고정장치 안전점검 - 배관 / 장치 / 구조물 -. 교 육 목 적. 배관 / 장치 / 구조물에 대한 개개인의 안전 점검 능력을 향상시켜 , 공장의 시설물 점검을 지속적으로 수행하여 시설물의 Reliability 를 향상함으로서 공장의 안전조업에 혁신적인 결과를 가져 올 수 있다. 교 육 목 표. 1. 공정에 설치된 배관 / 장치 / 구조물에 대한 기본 설계 개념을 이해하고 설명할 수 있다 . 2. 공장에서 사용중인 배관 / 장치 / 구조물에 대하여 기본적인 개념을 설명할 수 있다 .

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고정장치 안전점검 - 배관 / 장치 / 구조물 -

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  1. 고정장치 안전점검 - 배관 / 장치 / 구조물 -

  2. 교 육 목 적 배관/ 장치/ 구조물에 대한 개개인의 안전 점검 능력을 향상시켜, 공장의 시설물 점검을 지속적으로 수행하여 시설물의 Reliability를 향상함으로서 공장의 안전조업에 혁신적인 결과를 가져 올 수 있다 교 육 목 표 1. 공정에 설치된 배관/ 장치/ 구조물에 대한 기본 설계 개념을 이해하고 설명할 수 있다. 2. 공장에서 사용중인 배관/ 장치/ 구조물에 대하여 기본적인 개념을 설명할 수 있다. 3. 공장에 설치된 배관에 대한 설계 및 시공 오류와 유지보수 결함을 지적할 수 있다. 4. 신설 및 보수공사 시공 시 정확한 점검을 통하여 부실시공을 막을 수 있다.

  3. 총 목 차 1장. 배관 설계도 1.1 Plot Plan Drawing 1.2 Key Plan Drawing 1.3 Piping General Arrangement Drawing 1.4 Under Ground Piping Drawing 1.5 Isometric Drawing 1.6 Piping and Instrument Drawing 1.7 Line Index 1.8 Supprot Drawing 1.9 Specification 2장. 배관자재 2.1 Pipe 2.2 Fittings 2.3 Flanges 2.4 Gaskets 2.5 Bolt / Nuts 2.6 Valves 3장/. 배관지지 장치 3.1 Piping Support 3.2 Piping Support의 용도 3.3 Piping Support의 종류 및 설명

  4. 총 목 차 4장. Piping Stress Analysis 4.1 Piping Stress의 정의 4.2 배관 System의 피로 분석 4.3 배관 설계 하중 4.4 배관의 유연성 검사 방법 4.5 Pipe Wall Thickness Calculation - Internal Pressure 4.6 Pipe Wall Thickness Calculation - External Pressure 4.7 Allowable Pipe Span Calculation 5장. 현장 안전진단 방법 5.1 배관 5.2 장치 5.3 구조물

  5. 1장. 배관 설계도 배관 설계도 1장. 목적 : 배관설계에 관한 내용을 도면과 함께 간략히 서술하고 현장에 설치된 장치 및 배관의 설비들이 설계되어 가는 과정을 이해 하는데 있다. 목차 : 1.1 Plot Plan Drawing 1.2 Key Plan Drawing 1.3 U/G Piping Drawing 1.4 Piping General Arrangement Drawing 1.5 Isometric Drawing 1.6 Support Drawing 1.7 Bill of Material 1.8 Line Index 1.9 Specification

  6. 1장. 배관 설계도 1. 1. Plot Plan Drawing 1) 용도 : 전체 공장의 장치, 구조물,도로 등의 위치를 결정하고 각부분 의 상세 설계 및 공사 계획을 반영. 2) 종류 : -Overall Plot Plan -Unit Plot Plan ( Process, Offsite ) -Section Plan -Block Plot Plan 3) 구성 : -Equipment Location with Dimension ( or Coordination ) -Pipe Way -Building and Structure Plan -Road and Access way -Maintenance Area , etc,. 4) 필요한 정보: -PFT (Process Flow Diagram), P&ID ( Piping and Instrument Diagram ) -Equipment List -Preliminary Equipment Information (Length / Diameter, etc,.) -Site Condition ( 지형, 바람, 환경, 토양 등의 조건) -Physical Area Limitation ( 지역환경의 규제조건)

  7. 1장. 배관 설계도 5) 고려 사항 : 가) Process Unit -Process Flow Considerations -Safety Considerations -Convenient Operation -Easy Maintenance -Customer Requirements -Economic Considerations -Stress Considerations -Future Considerations -Local Regulations -Design Standards 나) Offsite -Product / Feed Flow -Loading and Unloading Facilities -Drainage -Terrain -Local Regulations 6) 작성방법 -Preliminary Equipment Layout -Flowsheet Transposition  Equipment / Pipeline / Control Valve / Pipeway / Nonescale -Equipment Location Plan

  8. 1장. 배관 설계도 1.2. Key Plan Drawing 1) 용도 : 배관 도면의 목차용 2) 구성 내용 : 도면 Scale에 의한 각 배관 도면별 구획 및 General Arrangement Drawing No. 3) 필요 정보 : -Unit Plat Plan -주문자의 도면 Scale 및 Size의 Requirement. 4)고려 사항 :-서로 관련 있는 기기 및 Structure들이 가급적 한도면에 나타나도록 한다. -적당한 Scale및 도면 size. ( 1/30 – A0 Size) -Detail을 표기 할 수 있는 도면 Scale 고려.

  9. 1장. 배관 설계도 1.3. U/G Piping Drawing 1)용도 : -지하 매설 배관 시공용 도면 -지하 / 지상 배관의 연결부 시공용 도면 -다른 부분과의 간섭 Check 도면 2)구성 내용:-Equipment Foundation Location 및 Size -Building and Structure Pedestal Location and Size -지하 매설 배관 ( Fire Water Line, Cooling Water Heater, Closed Drain, Oily Water Sewer ) -Fire Fighting Facilities -밸브 Box, Trench, Catch Basin, Etc,. 3)필요 정보 : -토목 Foundation Location Plan -관련 Utility Flow Diagram, P&ID -계장 / 전기 Duct Route Drawing 4)고려 사항 : -Process Requirements (Slop, Steam Flushing, etc,.) -토목 Foundation과의 간섭 사항 -계장 / 전기 Cable Duct 와 의 간섭 -동결 문제 -Site Condition -공사 우선 순위 등

  10. 1장. 배관 설계도 1. 4. Piping General Arrangement Drawing 1)용도 : -지상 배관 공사용 도면 2)구성 내용: -모든 지상 배관 요소 ( Pipe, Fitting, Flange, Valve, Special Item등 ) -계장 Item ( Control Valve, 모던 Instrument ) -모든 Equipment 형상 및 Nozzle / Platform등 ) -Building and Structure -Detail Dimension -Line No. And Flow Direction -Support Type and Location. -계장 / 전기 Cable Route 3)필요 정보: -P & ID -Equipment Vendor Drawing -Instruction Information -Building and Structure Information -Piping Special Item Information -Special Requirements

  11. 1장. 배관 설계도 4)고려 사항: -Process Requirements -Stress Analysis 결과 - Piping Flexibility -Equipment 및 Instrument 특성에 따른 고려 사항 -Support 의 용이성 -Standard 적용 -주문주의 Requirements -경제성 -시공 용이성 5)작성 방법: -Process Requirement ( Slop, Straight Run, Height, Pocket 등 ) -대 구경, 고온, 고가 배관 우선 ( Long Delivery Item ) -Frequent Operation and Maintenance가 필요한 Item의 Access 용이성 ( Instrument, Block Valve등 ) -Support의 용이성 ( Group화, 표준화 ) -경제성 -Stress Analysis 결과 -Line Spacing -Minimum Span Between Support -Mechanical Information -Civil and Structure Information -Special Consideration for Equipment Around Piping

  12. 1장. 배관 설계도 -Special Consideration for Equipment Around Piping  Pump : 최단 거리의 Piping Never Pocket 적절한 Support ( Thermal Expansion허용 / Hammering 방지 / Alignment용이성 Air Cooler : Even Distribution Tube Pass Arrangement Support Fire Heater : Piping Flexibility Bowing Effect Hydrostatic Test Load 2- Phase Flow Decoking Burner Piping Vessel : Nozzle Orientation Platform and Ladder Arrangement Vessel Trim Pipe Support

  13. 1장. 배관 설계도  Heater Exchanger : Bundle Full-out Space Fixed Point Location Maintenance Flange Compressor : Pressure Pulsation Condensate방지 Support Type and Stiffener

  14. 1장. 배관 설계도 1. 5. Isometric Drawing -용도: 각각의 Pipeline 시공을 위한 Spool 제작용 및 설치 Drawing -구성: Configuration Section Bill of Material Section Piping Properties Section Title Block Section 1.6. Support Drawing -용도 : 각각의 Pipeline 시공을 위한 Spool 제작용 및 설치 Drawing -구성 : Configuration Section Bill of Material Seciton Piping Properties Section Title Block Section 1.7. Support Drawing -배관도에 표기될 Support의 기준인 Standard Support Drawing 및 Standard로 Cover 되지 않는 Special Support Drawing

  15. 1장. 배관 설계도 ISO Drawing

  16. 1장. 배관 설계도 1. 8. Bill of Material ( B/M ) - 용도: 배관 자재 구매용 Activity - 1차 MTO (Material Take Out ): Piping Layout이 완료 된 후 따로 MTO Sketch하여 B/M을 산출 하는 것으로 약 60% 정도의 B/M이 뽑힌다. ( 주로 Long Delivery Item 을 대상으로 한다. ) - 2차 MTO: Piping General Arrangement 도면이 어느 정도 완료 되고 ISO-DWG. 작성 시점 에 작업하며 약25% 정도를 더 산출 한다. 특히 이때는 Special Item도 추가 한다. - Final MTO: 모던 Piping Design이 완료 되고 B/M을 산출 하는 것으로 Steam Tracing / Construction Allowance / Support 등 이 포함된다.

  17. 1장. 배관 설계도 1.9. Line Index -용도: ( Pipe Line의 Test Block Diagram 등에 유용함 ) P&ID 에 있는 모든 Line 의 No., From / To, Insulation 여부, Operation /Design Condition, Test Requirement 등을 정해진 양식에 기록하여 각line의 성격을 규정함. 1.10. Specification -Piping Material Specification: 온도 / 압력 / 유체별로 배관 재의 재질을 분류하여 Spec. 을 작성. -Piping Design Specification: 각 기기별로 특성에 맞추어 관련 배관 설계의 표준을 명기함. -Piping Construction Specification 배관 공사에 필요한 Welding, Test, Insulation등의 상세 사항들을 규정함.

  18. 2장. 배관 자재 배관 자재 2장. 목적: 이 장은 배관에 연결되는 자재의 종류 및 제작 /검사 방법을 기술하여 배관 자재에 대한 이해력을 돕고 현장 점검 시 설치된 배관 재재를 정확이 점검 할 수 있도록 배양 하는데 있다. 목차: 2.1. Pipe 2.2. Flange 2.3. Gasket 2.4. Bolts/ Nuts 2.5. 밸브

  19. Pipe Fitting Valve Flange Bolt Other 22% 7.5% 53% 12% 3% 2.5% 2장. 배관 자재 2.1 Plant공장의 일반적인 배관 자재 종류별 비용 2.2 Pipe의 제작방법 1). Seamless (Wall Thickness) Hot Forming : Min. 3.0㎜ Cold Forming : Max. 1.5㎜ 2). Welded 가) Furnace Butt Welded : -> Without Filler Metal: -> One Longitudinal Seam a-1) Butt Welded : -> Forming & Welding Die a-2) Continuous Welded

  20. 2장. 배관 자재 b) Electric Resistance : -> w/o F.M : -> One. L.S. c) Electric Fusion : -> w/o or w/ F.M: -> One. L.S. : -> Single(in) for Double(In & Out) d) Submerged-Arc : Min.1 Pass In-Out Each : ->w/ F.M : ->One. L.S. : -->SAW e) Gas Metal-Arc : Min.1 Pass In-Out Each : -> w/ F.M. : ->One. L.S. : -->Stainless, Ni-alloy f) Combination Gas Metal-Arc and Submerged-Arc : ->w/ F.M.: Min.1 Pass In-Out Each(Automatic s-a) :->One.L.S g) Double Seam Submerged-Arc : -> w/ F.M. -> Two L.S(DSAW) --> Min.1 h) Double Seam Submerged-Arc : -> w/ F.M. -> Two L.S --> Min.1 i) Double Seam Combination Gas Metal-Arc and Submerged-Arc :->w/F.M.->Two L.S -->Min.1 j) Helical Seam Submerged-Arc : --> w/ F.M --> One Helical Seam --> Min.1 -> Spiral Welded Pipe : -> Using ERW, EFW, DSAW 주) F.M --> Filler Metal L.S --> Longitudinal Seam

  21. 재질 탄소 함량 최소 규정치 탄소강 탄소 함량이 0.25%를 초가 하지 않으면서 탄소 당량이 0.41%를 초과 하지 않을 것. 탄소 당량 = ( C+Mn/6) 저 합금강 탄소 함량이 0.15%를 초과 하지 않을 것 스테인레스강 저 탄소 함량 또는 화학적으로 안정된 등급을 사용 Material 종류별 Standard Code Material Group 일반 분류 Forgings ( 단조) Wrought Fitting Casting (주조) Plates Pipes EFW Pipes Round Bar Remark 1.1 탄 소 강 A181/A105 A234-WPB A216-WCB A285-C A53-B A672-A55 A696-C A105 A234-WPB A216-WCB A515-70 A106-B A672-B70 A696-C A350-LF2 A420-WPL6 A352-LCB A516-70 A333-1 or 6 A672-C70 2장. 배관 자재 2 .3 배관 자재의 종류 1) 일반적으로 사용되는 배관의 재질은 탄소강, 저 합금강, 스테인레스강 으로 분류 되며 GPS 에는 아래와 같이 탄소함량의 한계를 규정하고 있다. 2) ASTM 에서 규정하고 있는 배관자재의 종류별 표

  22. Material 종류별 Standard Code Material Group 일반 분류 Forgings ( 단조) Wrought Fitting Casting (주조) Plates Pipes EFW Pipes Round Bar Remark 1.9 1.10 1.13 1.14 저 합 금 강 A182-F11 A234-WP11 A216-WC6 CL.2 A387-11 CL.2 A335-P11 A691-1.1/4Cr A739-B11 1.1/4 크롬 강 A182-F22 A234-WP22 A216-WC9 CL.3 A387-22 A335-P22 A691-2.1/4Cr A739-B22 2.1/4 크롬 강 A182-F5 A234-WP5 A216-C5 A387-5 A335-P5 A691-5Cr 5 크롬 강 A182-F9 A234-WP9 A216-C5 A387-9 A335-P9 A691-9Cr 9 크롬 강 2.1 2.2 2.4 2.5 스 테 인 레 스 강 A182-F304 A403-WP304 A351-CF8 A240-304 A312-TP304 A358-304 A479-304 18Cr-8Ni A182-F304H A403-WP304H A351-CF8 A240-304H A312-TP304H A358-304H A479-304H A182-F316 A403-WP316 A351-CF8M A240-316 A312-TP316 A358-316 A479-316 16Cr-12Ni-2Mo A182-F321 A403-WP321 A351-CF8T A240-321 A312-TP321 A358-321 A479-321 18Cr-10Ni-Ti A182-F347 A403-WP347 A351-CF8C A240-347 A312-TP347 A358-347 A479-347 18Cr-10Ni-Cb 2장. 배관 자재

  23. 2장. 배관 자재 2.4 Flange의 용도 및 종류 1) Flange의 용도 : 장치 및 배관중의 접속, 또는 분해 정비를 위한 Strainer, Filter,Mixer등에 설치. 2) Flange의 종류 : 접속 방법에 의한 종류. Screwed,Slip-On-weld,Welding Neck,Reduced Flange,Socket Weld,Lap Joint,접속면의 형태에 의한 분류. Flat Face, Raised Face, Lapped Joint, Ring Joint, Small Male and Female, Large Male and Female, Small Tongue and Groove, Large Tongue and Groove. 3) Flange 연결 방법에 의한 분류. ◆ Welding Neck Flange. - Pipe 와의 연결은 가장 이상적이다 ( W.N ) -공사 비용이 저렴하다 - 고온 고압의 가혹한 조건에 사용한다. ◆ Slip-On Flange - 비교적 가격이 저렴하다. ( S.O ) - 끝 단부를 Bevel가공할 필요 없어 취부가 용이하나 용접 개소가 2군데 (안,밖)가 되어 공사 비용이 증가 한다. - 강도에 있어서는 “W.N”의 2/3 이며, 수명은 1/3까지 이다.

  24. 2장. 배관 자재 ◆ Socket Weld Flange - 일반적으로 소 구경에 사용된다 (2 “이하) ( S.W ) 사용 온도범위는 46℃에서 260 ℃까지 이다. - 강도 및 수명은 “S.O”와 비슷하다. ◆ Screwed Flange - 일반적으로 저압 소 구경에 사용된다. ( S.F ) - 용접이 되지 않는 계통에 사용 한다. - Bending Stress가 예상 되는 곳에는 나사 풀림 현상이 일어 나므로 사용하지 않는 것이 좋다. 4) Flange Face에 의한 분류. ◆ Flat Face - 주철제 및 동 합금 제에 적합. - 일반적으로 250 Ib 이하의 소방배관에 적용. - 볼트로 Flange를 접합할 때 Flange 전체면에 Gasket을 적용 하여 강도를 높일 수 있음. ( RF와 FF 를 접합 하면 Bolt 압력으로 FF Flange의 몸체 에 파손이 발생할 수 있음. ) ◆ Raised Face - 가장 많이 사용 되고 연질의 Gasket에 사용이 적합. - 일반적으로 ANSI 600 Ib 이하에 사용

  25. 2장. 배관 자재 ◆ Ring Type - 고온 고압 Line 에 사용 - ANSI 900 Ib 이상에 적용. - Gasket 은 Octagonal Ring 혹은 Oval Ring 을 사용. - Flange 연결 압력이 크므로 WN-Flange를 사용 하여야 함. ◆ Tongue and Groove -위험성 이 있는 유체나 기밀성을 필요로 하는 경우에 사용. - Ammonia 나 냉장, 냉동 장치에 많이 사용. - Flange 연결 압력이 적어도 기밀 보전이 가능 하다. - 자재 보유 시 Tongue 와 Groove 한 쌍으로 해야 하는 불편이 있다. ◆ Male and Female - High Gasket Compression 때문에 Metal Gasket을 사용 할 수 있다. - 일반적으로 ANSI 600 Ib 이하에 사용 - 자재 보유 시 Tongue 와 Groove 한 쌍으로 해야 하는 불편이 있다. ◆ Lap Joint - 자주 분해 청소가 요구되는 곳에 많이 쓰임. - 가격이 저렴하다. - Bending Stress 의 감소 목적으로 많이 사용 된다

  26. 2장. 배관 자재

  27. 2장. 배관 자재 . 5) Flange의 규격 ANSI B16.5 - Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings ANSI B16.47 - Large-Diameter Steel Flanges ( 26” ~ 60” ) API STD 605 - Large-Diameter Carbon Steel Flanges (Class 150~300#) MSS SP-44 - Steel Pipe Line Flanges MSS SP-65 - High Pressure Chemical Industry and Thread Stubs For use with Lens Gaskets. ISO 2084/2441 - Pipe Line Flanges for General use ISO 2229 - Equipment for the Petroleum and Natural Gas Steel Pipe Flange Normal Sizes ½ to 24in ( Base on ANSI B16.5 ) 6) Pressure – Temperature Rating 일반 : Rating이란 어떤 주어진 재질과 온도에서 계기압으로 최대 허용 비 충격 작업 압력이다. 따라서 어떤 일정의 기준 온도에서 사용 될 때의 압력을 선택하여 결정한 것이기 때문에 최고 사용 압력은 호칭 압력 보다 상당히 높은 수치로 되어 있다. 그러나 DIN.이나 NF.Flange는 호칭 압력이 최고 사용압력으로 되어 있으므로 호칭 압력과 최고 사용 압력과의 관계를 필히 확인 하여야만 한다 .

  28. 2장. 배관 자재  온도에 대한 고려 : Flange Joint는 고온 및 저온 에 따라 힘의 변위 또는 Movement가 변이 되므로 누출의 위험을 고려 해야 한다. a). Flange Attachment : Socket Welding 및 Threaded Flanges 는 260℃이상 이며 온도가 급상 하거나 온도의 변화가 빈번한 곳은 사용을 피해야 한다. b). High Temperature Service : Flange의 사용온도가 Creep Range에 도달하면 Flange의 Bolt는 점진적인 이완 작용으로 느슨하게 변하며, 주기적인 Bolt Tightening 작업이 필요 하게 된다, 만일 Flange가 150 lb이며 사용온도 260℃ ~ 400 ℃ 에서 온도의 변화가 급격한 곳이거나 심한 내부 하중이 걸리는 곳에서 Leak현상이 발생하면 400℃ 이상에서 사용하는 Bolt로 교체 하는 것이 바람직 하다. c). Low Temperature Service : 충격저항이 저온에서 견딜 수 있는지 재질 선정 시 충분한 검토가 필요 하며 만일 부적절한 재료가 선정 되었을 시 충격저항, 급격한 온도변화, 저항의 국부 집중으로 인하여 저온에서 안전운전을 기대 할 수 없게 된다.  Slip-On Flange : 운전 조건이 아래에 해당 하면 Flange와 Pipe의 용접을 안 밖으로 해야 한다. a). Severe Erosion, Crevice Corrosion, Cyclic Loading. b). Flammable, Toxic, or Damaging to Human Tissue. c). At Temperature Below -101 ℃.

  29. 2장. 배관 자재 2.5 Gasket 1). Gasket의 정의 Gasket이란 상대 하는 2개의 정지된 물체사이에 끼워 그 장소에서 내용물이 새어 나오는 것을 방지하는 것을 목적으로 한 Seal의 총칭을 말한다. Gasket : 정지부의 밀봉개소에 사용하는 Seal Packing : 왕복운동, 회전운동 등의 운동면에 사용하는 Seal 2). Gasket의 종류와 구조 Gasket의 종류는 아래 3가지로 크게 구별된다. Metallic Gasket Nonmetallic Gasket Semi Metallic Gasket a ). 금속 Gasket(Metallic Gasket) 금속 Gasket는 그 이름대로 금속만으로 만들어진 Gasket 이다. 이 Gasket는 금속 열성이라는 장점을 살려 고온, 고압의 조건에서 사용되고 또한 내식성이 요구되는 장소에서도 사용되고 있다. 형상으로서는 판상인 것이 일반적이지만 그림 1과 같이 선반 등으로 절삭하여 여러 가지 단면 형상으로 절삭할 수 있다. 자주 사용되는 것으로서는 단면이 타원형의 Oval형 Ring Joint나 단면이 팔각형인 Octagonal 형 Ring Joint 가 있다.일반적으로 평평한 Gasket 이외의 Gasket는 초고온 고압의 조건에서 사용되는 일이 많고 사용 시 전용 Flange 에 끼워 사용된다. 금속재료로서는 내식성이 있는 Stainless강을 중심으로 Titanium이나 Monel강, Aluminum, 순철, 연강 등이 사용되고 있다.

  30. 단면형상 품명 Corrugated Gasket Serrated Gasket Flat Metal Gasket Octagonal형 Ring Joint Gasket Oval형 Ring Joint Gasket Pressure Seal Ring Gasket Lens Ring Gasket Delta Ring Gasket Metal 중공 O Ring 2장. 배관 자재  일반적으로 Gasket와 Flange에서는 그 경도에 있어서 Flange가 손상되지 않도록 경도차에서 HB30 경도의 차를 유지한다. Stainless강을 사용할 시 Flange와 Gasket에는 통상차가 없기 때문에 Stainless강 Gasket에 저 경도 처리를 실시해서 경도차를 유지하고 있다. 그림1.

  31. 2장. 배관 자재 b). 비금속 Gasket(Non Metallic Gasket) 비금속 Gasket는 금속이외의 재료만으로 만들어져 있는 Gasket이다. 비금속 Gasket 는 유연하기 때문에 조임력을 그다지 줄 수 없는 곳이나 저온·저압의 장소에서 사용 되는 것이 일반적이다. 형상으로는 판상 뿐이지만, 각 재료는 단체일 뿐만 아니라 타 재료와 조합해서 사용할 수 있다. 많이 사용되는 Gasket는 석면과 고무를 달구어 판상으로 한 Joint Sheet와 고무 중 에서 그 강도를 증가 시키기 위해 각종의 포를 끼워 넣은 포입 고무 Sheet등이 있다. 최근에는 Teflon의 내약품성·전기 절연성과 또 다른 Gasket의 유연성이라는 장점을 합쳐 Teflon구 Gasket 이 Glass Lining된 장치 또는 전기 절연을 필요로 하는 장소 에서 사용 되고 있다. 또 Non Asbestos 시대를 맞이 하여 Asbestos Free Joint Sheet Gasket 도 사용되기 시작하고 있다. 재료의 종류는 비교적 한정되어 있어 고무, 석면을 중심으로 Teflon, 흑연으로 거의 모든 비금속 Gasket 를 Cover 하고 있다.

  32. 2장. 배관 자재 c). 금속·비금속 Gasket(Semi Metallic Gasket) 금속·비금속 Gasket는 금속이 갖는 장점과 비금속의 유연성을 받아 들여 만들어진 Gasket로 그 조합 의 구조에 따라 금속구 Gasket 와 Spiral Wound형 Gasket 2종류로 구분된다. 금속구 Gasket는 Stainless 나 연강 박판인 석면판이나 Joint Sheet를 싸넣어 내부의 비금속을 외피의 금속으로 지키면서 그 유연성을 이용한 Gasket로 치수나 형상면에서 여러 가지 것을 만들 수 있다는 장점이 있다. 한편 Spiral Wound형 Gasket 는 금속과 비금속 Tape 를 나선형으로 감아서 내륜 주측 과 외륜 주측에 금속 Tape가 오도록 만든 Gasket로 금속의 탄력성과 비금속의 연계성 이라는 장점을 섞은 Gasket이다. 비금속에는 석면, Teflon, 흑연이 사용되고 있고 금속 Tape에는 Stainless, Aluminum 이 사용되고 있다. Gasket의 강도를 증가 시키기 위해서나 Flange 등에 설치했을 시에 Gasket의 위치를 결정 하기 쉽도록 Gasket 의 내측이나 외측에 금속성의 Ring 을 붙일 수도 있다

  33. 종류 재 료 명 내 열 도 비금속 고무 NR 천연고무 NBR Butadiene Acrylonitrile 고무 CR Chlorprene Rubbers SBR Butadiene Styrene Rubbers CSM Hypalon Si Silicon FPM Fluorinated Rubber U Urethane Rubber -70 ~ 100 ˚C -20 ~ 130 ˚C -55 ~ 130 ˚C -60 ~ 120 ˚C -60 ~ 150 ˚C -120 ~ 250 ˚C -50 ~ 200 ˚C -60 ~ 80 ˚C 2장. 배관 자재 2.5.3 Gasket의 재질(Seal의 재료) Gasket에는 여러 가지 재료가 사용되고 있지만 크게 나누어서 금속과 비금속의 2종류로 나눈다. 금속은 부식에 강한 Stainless 강을 중심으로 동, 알루미늄, 순철 등 여러 가지가 사용 되고 있다. 비금속으로서는 고무, 석면, Teflon, 흑연 등 한가지 혹은 금속 등과 조합 해서 사용되고 있다. 일반적으로 금속은 온도나 압력이 높은 곳, 비금속은 온도나 압력이 그다지 높지 않은 곳 또는 금속과 조합되어 고온·고압인 곳에 사용된다. Gasket에 사용되는 재료

  34. 종류 재 료 명 내 열 도 비금속 석면 석면 Seal Board 석면 Joint Sheet 석 면 사 600 ˚C Teflon 260˚C Graphite 800˚C 금속 탄소강 극 연 강 순 철 540 ˚C 540 ˚C 스텐레스 강 SUS 304, 304L 5CR- 0.5MO 강 (F5) SUS 316, 316L SUS 321, 347 800 ˚C 650 ˚C 800 ˚C 870 ˚C 비철금속 동 Aluminium Monel Titan 350 ˚C 430 ˚C 815 ˚C 800 ˚C 2장. 배관 자재

  35. 분류 명칭 품번 표준재료 성 능 비고  인 Non – Asbestos Gasket 온도 (℃) 압력 (kgf/㎠) ANSI Class Sheet Gasket Joint Sheet 5000 5000AC 5360N 석면. NBR 석면. NBR 석면. CR 300 300 300 35 35 35 300 300 300 Non-Asbes Sheet 5610 Ramie 섬유. NBR 200 35 300  Rubber Sheet Gasket 5001 5002 5003 NBR 면포. NBR Ramie 섬유. NBR 120 120 120 10 10 30 150    Pilaflon Sheet 4400 PTFE. NBR 150 21 150  Teflon Sheet 4000G 탄화섬유. DTFE 200 35 300  Pilflon Jacket 형 Jacket 4410 4420 4430 4432S PTFE. Joint Sheet PTFE. Joint Sheet PTFE. Joint Sheet PTFE. 150 150 150 120 21 21 21 21 150 150 150 150  Pilafoil Gasket 6630 6631 PILAFOIL PILAFOIL. SUS316 500 500 55 110 300 600   NR : 천연고무NBR : Nirble Butadiene RubberCR : Chloropreme Rubber SBR : Styrene Butadiene RubberPilaflon : PTFEPilarfoil : 팽창흑연 2장. 배관 자재

  36. 2장. 배관 자재 분류 명칭 품번 표준재료 성 능 비고  인 Non – Asbestos Gasket 온도 (℃) 압력 (kgf/㎠) ANSI Class Semi- Metallic Gasket Spiral Wound 형 Metal Gasket 2200 2200N 2300 2300S 2600 2600N 석면. SUS304 석면. SUS304 PILAFLON. SUS304 PILAFLON. SUS304 PILAFOIL. SUS304 PILAFOIL. SUS304 510 510 260 260 600 600 440 440 160 160 440 440 2500 2500 900 900 2500 2500     Metal Jacket 형 Gasket 1000 1001 1004 1006 1100 1600 1604 석면. SUS304 석면. SUS304 석면. SUS304 석면. SUS304 석면. SUS304 PILAFOIL. 석면. SUS304 PILAFOIL. 석면. SUS304 510 510 510 510 510 500 500 55 55 55 55 55 110 110 300 300 300 300 300 600 600 Metallic Gasket Corrugated Gasket Serrated Gasket Flat Metal Gasket 1200 1300 1400 SUS304 SUS304 SUS304 510 510 510 55 110 110 300 600 600    Octagonal Ring Joint RX 형 Ring Joint BX 형 Ring Joint Oval Ring Joint 1500 1500RX 1500BX 1501 SUS304 SUS304 SUS304 SUS304 510 510 510 510 5000 5000 20000 5000  API 6A  API 6A  API 6A  API 6A Pressure Seal Ring Lens Ring Delta Ring 1502 1503 1504 SUS304 SUS304 SUS304 510 450 440 690 2500 4000   MSS 65  Hollow Metal O-Ring 1700 SUS321 

  37. Gasket의 조임하중 유 체 압 력 필요 조임압 Gasket품번 Bolt의 조임 Torque 온 도 Gasket치수 Flange형상 Bolt 개수 Bolt호경 허용 조임압 Bolt 재질 2장. 배관 자재 2.5.4. Gasket 선정 Gasket 선정에 있어서 Gasket 가 사용되는 기기는 배관 Flange, Valve 의 Bonnet, 압력용기 Flange 등 다종 다양하게 사용되고 또 그 사용조건도 여러 가지 이기 때문 에 Gasket의 종류도 대단히 많다. Gasket의 선정은 본래 기기 각각의 요구에 따라 많은 종류 중에서 선택하는 것이 가장 바람직 하지만 오히려 혼선을 초래 할 수 있다. 그러므로 Gasket 를 선정하는데 있어서 필요한 사용조건과 그 일반적 선정 Flow를 다음과 같이 한다. 사용조건 선정 취급

  38. 순위 선정 방법 고려 항목 고려 사항 1 용도 사용되는 Plant혹은 장치의 종류를 확인하여 Gasket에 특별한 배려가 필요한지를 검사 한다. Flange의 규격등에 따라 Gasket의 종류를 고려 해야 함. 2 유체 유체가 어느Group에 분류되는가를 확인하여 그것에 대응하는 Gasket을 선택한다. Gasket의 내약품성, 유체의 침투성, 독성 등을 검토 한다. 3 압력 Gasket의 압력 Class항을 참고 한다. 각 압력 Class 의 최고 사용압력은 아래와 같다. Gasket 의 내압성이나 압력 Cycle 을 고려 하여야 한다. 압력 Class 최대사용압력 kgf/㎠ ANSI 150 300 600 900 1500 20.4 52.7 105.4 158.4 263.7 4 온도 Gasket 의 온도에 대한 내열성, 열 Cycle을고려 하여 선택 한다. Gasket 의 내열성이나 열 Cycle을 고려하여야 함. 5 취부압력 Gasket 의 필요 조임압과 Bolt의 허용 조임압을 계산에 의하여 검사한다. Bolt 의 허용조임압 쪽이 Gasket 필요 조임압 보다도 크면 Seal 이 된다. 2장. 배관 자재 2.5.5 Gasket의 선정 요항

  39. TYPE 형상 Description A형 전 Screw Bolt ― 가공상 값이 싸기 때문에 가장 널리 사용한다. B형 양 Screw 중간이 굵은 Bolt ―사용온도가 비교적 높은 곳으로서 Creep이 중요시 될 때 또는 고압하에서 사용된다. C형 양 Screw 중간이 가는 Bolt ― 반복 충격 하중에 의해 피로 파괴가 일어날 때 사용되며 가격은 약간 비싸다. 중간이 가늘기 때문에 인장강도는 다른 형상의 Bolt에 비해 약하다. D형 전달력을 받는 부분에 주로 사용된다.중간부분의 기둥을 정확히 하지 않으면 맞지 않아 역효과를 일으킨다. 2장. 배관 자재 2.6 BOLT 및 NUT의 형상 / 종류 1). Bolt 의 종류 a) Machine Bolt b) Stud Bolt

  40. 2장. 배관 자재 2). Bolt & Nut의 재질 a) 일반용 Bolt & Nut (공업 배관용 Stud Bolt / Nut) 400℃ 이하에 주로 사용되는 Bolt / Nut 이다. 해당규격 : ASTM A193. B7 / A194. 2H b) 고압용 Bolt & Nut ① 400℃ (752℉) 을 초과하는 것으로 다음과 같은 성질을 갖추어야 한다. 고 온도에 대한 저항력이 클 것, 고 온도에 대한 Creep 강도가 높을 것, 내염화성 내식성을 갖을 것, 열팽창계수가 적고 열전도율이 클 것. 일반적으로 650℃ 이하의 것은 Fe을 주성분으로 Cr, Mo,V 등을 첨가하여 내구성을 갖는 특수 강이 사용된다 . 내구성을 필요로 하는 경우는 Cr, Ni, Co 등을 주성분으로 Mo, V, 티탄, 텅스텐 등을 포함한 합금을 사용한다. ② 사용온도에 대한 주요재질 593℃~400℃ 로서는 일반적으로 Cr-Mo-Ti강이 있고 ASTM A193Gr B16의 상당 하는 재질 이다, JIS에는 해당규격이 없고 ASTM 규격에 있다. NUT는 ASTM A194 Gr4가 적당하다.

  41. 2장. 배관 자재 ③ 650℃ 까지의 고온에는 Austenite Stainless강 SUS 304가 있고 이 재료의 유사품 으로 ASTM A320 B8이 있다. ASTM에는 입자간에 석출되는 Cr 탄화강의 석출을 방지 하기 위하여 Cb, Ti을 가한 B8C, B8T가 있다, 이것은 Cr 탄화물이 입자간에 석출하면 입계 부근의 결정내는 Cr 이 부족하여 입간 부식을 진행하기 때문에 Cr 으로부터 탄화 물을 만들기 쉬운 Cb, Ti을 탄소량에 가해 안정화를 계획한다. 이것으로는 Ferrite계의 13Cr(SUS410)을 사용한다. 이것은 ASTM A193 B6S, B6Se에 유사한 재료가 있지만 단 Ferrite계이기 때문에 600℃ 이하에 사용하는 것이 좋다. 또 NUT는 BOLT와 같은 재질을 사용해도 좋다. c) 초고온용 BOLT & NUT 650℃을 초과하는 것이 해당된다. ① 650 ~ 750℃에는 25 – 20 Cr, Ni 강 SUH 33B(JIS G4311)이 있고 AISI 310에 상당 하며 대단히 우수한 내식, 내염화성을 나타내는 Austenite Stainless강으로 기계적 강도도 높다. NUT재질을 SUS 27B가 적당하다. ② 750℃ 이상의 고 온도에는 고 Cr-Ni 강은 불충분하고 Fe-Cr-Ni-Co계 합금이 요구 된다. 750 ~ 850℃에는 Nickel 기합금, 코발트 기합금 재료로 하여 Inconel Waspaloy (미국), Ni, Mo, C계(영국) 등이 있다. ③ 900~ 1000℃가 되면 Cr계 합금이 연구되어 외국에는 실용화 되어 있다.

  42. 2장. 배관 자재 d) 저온용 Bolt & Nut ① -30 ~ -100℃ 정도까지는 Cr-Mo 강의 SCM435와 SCM440이 있고 유사품으로 ASTM A320 L7이 사용된다. ② -100 ~ -200℃결정구조가 면심입방 격자로서 Austenite강이다. JIS에는 SUS 304, SUS 304L, SUS 321이 있고 ASTM에는 A320 B8, B8C, B8D, B8T, B8F가 있다. 특히 그 중에도 SUS 304의 상당품인 B8이 많이 사용되고 있다. e) 내 식용 Bolt & Nut 화학 공업용에 사용되는 내산, 내 Alkali용 Bolt재로는 SUS 304, SUS 304L, SUS 316L 등의 Austenite Stainless강이 사용되고 있다. 내식용으로는 일반적으로 Bolt & Nut에 도금 등을 사용하고 있다. f) Bolt & Nut의 선정 방법 ① Machine Bolt i) Class - ≤ 300# ii) TEMP. - ≤500℉ (260℃)

  43. 2장. 배관 자재 iii) 고압에서 Machine를 사용할 수도 있으나 Special로 해야 하므로 Cost가 높아 지게 된다. 그러므로 Cost를 낮추고 시장성을 좋게 하기 위하여 Stud Bolt를 사용하고 있다. Iv) 고압에서 Machine를 사용하지 않는 이유는 Bolt의 Head부분이 파단 될 수 있게 때문이다. v) Stud Bolt ≥ 300℃에서 주로 사용한다. g) 주요 Bolt재의 허용 기준 ⅰ) SS41/SS41 - a) P ≤ 10K T ≤ 260℃ b) Machine Bolt용으로만 사용되고 Stud Blot로는 사용하지 않는다. ⅱ) S25C/S20C or S35C/S25C P ≤ 50K, T ≤ 300℃ ⅲ) SNB7/S25C All Pressure에서 사용 Stud Bolt용 T ≤ 450 ~ 500℃ iv) SNB16/A194 Gr 4 All Pressure, T ≤ 600℃

  44. 2장. 배관 자재 M.W.K Type of Bolting Bolt Material ASTM(ASME) Specification Bolts ASTM(ASME) Bolt Mark Nuts 3). ASTM Material Specification Of Bolt & Nut B5 5 Chromium(AISI Type 601) A(SA)193 Gr B5 B5 A(SA)194 Gr 3 12 Chromium (AISI Type 415, 416Se & 410) A(SA)194 Gr 6 B6 A(SA)193 Gr B6 B6 Chromium-Molybdenium (AISI Type 4140, 4142 and 4145) B7 A(SA)194 Gr 2H A(SA)193 Gr B7 B7 Unstabilized 18 Chromium - a Nickel (AISI Type 304) A(SA)193 Gr B8 B8 A(SA) 194 Gr 88 B8 Stabilized 18 chromium - 8 Nickel (AISI Type 347 or 321) A(SA)194 Gr 8, 8C or 8T) B8CT A(SA)193 Gr B8C or B8T B8C or B8T 18 Chromium - 10 Nickel - 2 Moilbdenium (AISI Type 316) B8M A(SA) 194 Gr 8M A(SA)193 Gr B8M B8M A(SA)307 Gr B (With heavy hexagon preferred or regular square heads) C8 Carbon Steel A(SA)307 Gr 8 M8 Carbon Steel A(SA)325 A325 A(SA)325 L7 Chromium – Molybdanium (AISI Type 4140, 4142 and 4145) A(SA)320 Gr L7 L7 A(SA)194 Gr 4 S Carbon Steel (Bar Stock) A(SA)36 - A(SA)36 A276 Type 310 (Dimensions to A193) A276Type310 (Dimensions to A194) 25 Chromium – 20 Nickel 310

  45. 사용온도 Material 2장. 배관 자재 0 ~ 100℃ SCM3/S45C, SNC3/SNC2 A320Gr L7/SNC2, A320Gr L7/A194Gr4 4). Bolt & Nut Selection Table -100 ~ -200℃ SUS304/SUS304, A320Gr B8/A194Gr B 0 ~ 300℃ SS41/SS41, S20C/SS1, S35C/SS41 S35C/SS41, S35C/S20C, SCM3/S45C A193Gr B7/A 194Gr2H 300 ~ 400℃ 400 ~ 450℃ SCM1/S45C, SCM3/S45C 450 ~ 510℃ SUS310/SUS304, A193Gr B16/S45C A193Gr, B16/A 194Gr4 510 ~ 600℃ SCM5/A 194Gr4, A193Gr B16/A 194Gr A 600 ~ 650℃ SUS304/SUS304, SUS310/SUS304 A193Gr B8/A 194Gr4 650 ~ 750℃ SUH 33B/SUS304, SUS310/SUS304 A193Gr B8/A194Gr 8 750℃ 이상 Fe-Cr-Ni-Co 계 합금 850℃ 이상 Nickel계 합금, 코발트계 합금 850 ~ 1000℃ Cr계 합금

  46. Code or Use Service or Materials Joined Metal Temperature Range – Degrees F -425 -325 -325 -151 -150 -61 -60 -21 -20 450 451 500 501 750 751 1000 1001 1100 1101 1200 1201 1500 1501 1600 1501 1900 STRUCTURAL CONNECTIONS Structural steel AISC Normal strength bolts CB CB High strength bolts MS MS MS L7 B7 CB MS CB MS MS B7 B5 Non- Code Ferritic B8 B8 L7 B7 C3 HS B8CT B8CT B8CT B8CT B8M Austenitic B8 B8(c) Aluminum Carbon steel and cast iron CB CB CB CB Structural Material For use in Vessel internal, pipe supports, furnace parts, etc,. Ferritic L7 B7 B7 B7 B7 B7 B5 B5 B8 B8 L7 B7 B7 B8CT B8CT B8CT B8CT B8M B8M B8M 310 Austenitic B8 B8(c) Aluminum Corrosion Resistant B5 B5 B5 B5 B5 B5 5Cr B6 B6 B6 B6 12Cr B8 B8 B8 B8 B8CT B6CT B8CT B8CT B8CT B8CT B8CT B8CT 304, 321,4347 310 B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M B8M 316 Anchor bolts, pipe hangers, u-bolts jack screws etc. B8 B8 L7 B7 S S S S 2장. 배관 자재 5). Bolt Nut Selection Table. 1

  47. 2장. 배관 자재 General Classification “ASTM”symobols “JIS” Symbols Service Temp High- Temperature (Bolt) MILD STEEL A307-B G3101-SS41 260℃ 6). Bolt Nut Selection Table. 2 CARBONSTEEL G4051-S25C 420℃ 5Cr-1/2Mo A193-B5 G4107-SNB5 600℃ 1Cr-1/5Mo A193-B7 G4107-SNB7 550℃ Cr-Mo-Va A193-B16 G4107-SNB16 600℃ 18Cr-8Ni A193-B8 G4303-SUS304 800℃ 18Cr-10Ni-Cb A193-B8C G4303-SUS347 800℃ 18Cr-10Ni-Ti A193-B8T G4303-SUS321 800℃ 18Cr-12Ni-2Mo A193-B8M G4303-SUS316 800℃ 15Cr-25Ni-Mo-Ti-V-B A453-660 LOW- Temperature Cr-Mo A320-L7 -101℃ 18Cr-8Ni A320-B8 G4303-SUS304 -196℃ 18Cr-10Ni-Cb A320-B8C G4303-SUS347 -196℃ 18Cr-10Ni-Ti A320-B8T G4303-SUS321 -196℃ 18Cr-12Ni-2Mo A320-B8M G4303-SUS316 -196℃ NUT CABON STEEL(C:0.15%) G4051-S20C 420℃ ARBON STEEL(C:0.40%) A194-2H G4051-S45C 550℃ CARBON Mo STEEL A194.4 600℃ 18Cr-8Ni A194.8 G4303-SUS304 800℃ 18Cr-10Ni-Cb A194-8C G4303-SUS347 800℃ 800℃ 18Cr-10Ni-Ti A194-8T G4303-SUS321 800℃ 18Cr-12Ni-2Mo A194-8M G4303-SUS316

  48. 2장. 배관 자재 Note a). Inconel 600 및 Incoloy 300 은 1038℃ 이상에서 사용할 수 있으며, Inconel 600은 부식의 저항성을 검토 하여야 한다. b). Type B7 Bolt 재질은 Vessel Manholes, Handholes, End Closures, 그리고 여러 Blind Connection 에 사용 할 수 있다. c). Aluminum 합금 재질은 204 ℃ 이상에서 사용 할 수 없다. d). Type B5 Bolt재질은 열 교환기의 Floating Head의 Bolt Diameter를 줄이고자 할 때 사용할 수 있다. ( 426 ℃ ~ 538 ℃ 에서는 고장력 볼트를 사용하여야 함.) e). Type B5 재질은 ANSI Flange에 적용할 수 있으며 이때 Bolt 의 Size 는 계산 되어 져야 한다. 7). Screw 규격 a). Metric System : 국제적으로 널리 사용되고 있다. b). Inch System : 미국에서 주로 사용하고 있다. c).배관이나 압력 용기용의 Bolt Screw의 산수는 Size가 M30 이상이 될 경우는 세목 8산 /Inch (Pitch 3 mm)을 사용하고 있다. 그 이유는,.  너무 과격한 취부로 인한 Bolt의 파단 방지. 단면적을 크게 하므로써 높은 압력에도 견딜 수 있도록 하기 위함이다.

  49. 2장. 배관 자재 2.7 Valve 1). Valve 의 정의 관 또는 압력 용기에 장치되어 그 회로안에 흐르는 유체, 회로 속의 유체를 차단하거나 유량을 제어하는 기계적 장치이다. 2). Valve의 규격일반 Valve의 규격의 일본 및 외국을 통틀어 상당히 많지만 현재 국제적으로 석유계의 화학 Plant에서 가장 널리 사용되는 것은 ANSI(미국규격협회)와 API(미국석유협회)가 있다. 일본의 대표적인 규격으로서는 JIS B 부문(기계관계)과 JPI(일본석유학회)가 있다. 3). Valve의 사용목적 a)유량조절 b)압력조절 c)속도조절 d)유체의 방향전환 e)유체의 단속 및 유송 4). 종류 a)기능별 Valve의 기능에 개폐(On/Off), 조절, 유동방향의 고정이나 변이는 한 System 으로부터 유체를 방출하는데 있으며, 이 목적을 달성키 위한 Valve 기능은 폐쇄 (Obturating), 회전(Rotating), 미끄럼(Sliding), Squeezing를 통해 이루어진다.

  50. 2장. 배관 자재 b)기본 구조별 밸브는 기능별로 4가지의 기본구조를 가지며, 이의 장단점은 아래표와 같다. 개 념 기본구조 단 점 장 점 Obturating Globe 높은 기밀성 및 유량제어 유체 저항이 크다 ( 폐쇄 ) Rotating Plug 신속히 개폐동작 Soft Seat재질 (PTFE등) 또는 Lubricant의 종류에 따라서 온도나 유체의 제한이 있다. Straight 류 제어 유체저항이 적다 . Ball 유체저항이 적다 주로 Soft Seat(PTFE 등 ) 신속히 개폐동작 재질이 사용된다 . Seat 재질에 조작성이 좋고 Straight 온도 유체의 제한이 있다 . 류 제어 Butterfly 신속히 개폐동작 상동 양호한 제어성 소형 , 경량 Sliding 개폐시간이 길다 . Gate Straight 류의 제어 ( 미끄럼 ) 비교적 대형이다 . Squeezing Diaphragm Glandless Type Diaphragm 의 재질이 온도나 Slurry 상태의 유체에 압력의 제한을 받는다 . 적합

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